Mehanizmi soglasja: Dokazilo o deležu (Proof of Stake) proti dokazilu o delu (Proof of Work) – globalna perspektiva

Revolucionarni vpliv tehnologije veriženja blokov izvira iz njene decentralizirane in varne narave. V središču tega je mehanizem soglasja, protokol, ki zagotavlja dogovor med udeleženci o veljavnosti transakcij in stanju verige blokov. Pojavila sta se dva prevladujoča mehanizma soglasja: dokazilo o delu (Proof of Work – PoW) in dokazilo o deležu (Proof of Stake – PoS). Ta obsežen vodnik bo raziskal oba, primerjal njuno delovanje, varnost, prednosti, slabosti in prihodnje posledice z globalnega vidika.

Razumevanje mehanizmov soglasja

Mehanizem soglasja je mehanizem, odporen na napake, ki se uporablja v računalniških sistemih in sistemih veriženja blokov za doseganje potrebnega dogovora o enotnem stanju omrežja med porazdeljenimi procesi ali večagentnimi sistemi, kot je to pri kriptovalutah. Rešuje probleme ene same točke odpovedi v porazdeljenih sistemih. Bistvo je v tem, da opredeljuje, kako se omrežje verige blokov dogovori, katere transakcije so veljavne in jih je treba dodati v naslednji blok v verigi. Brez mehanizma soglasja bi bila veriga blokov ranljiva za napade in manipulacije, kar bi spodkopalo njen sam namen.

Dokazilo o delu (PoW) – izvirno soglasje

Kako deluje dokazilo o delu

Dokazilo o delu, katerega pionir je bil Bitcoin, od udeležencev (imenovanih rudarji) zahteva reševanje zapletenih računskih ugank za potrjevanje transakcij in ustvarjanje novih blokov. Ta proces vključuje porabo znatne računske moči in posledično energije. Prvi rudar, ki reši uganko, odda nov blok v omrežje, ostali rudarji pa preverijo rešitev. Če je rešitev sprejeta, se blok doda v verigo blokov, uspešen rudar pa prejme nagrado (običajno v kriptovaluti).

Primer: Predstavljajte si globalni lov na zaklad, kjer morajo udeleženci rešiti zapletene uganke, da bi našli skriti zaklad (nov blok). Prva oseba, ki reši uganko in dokaže, da je to storila (»dokazilo o delu«), si lahko prisvoji zaklad in ga doda v svojo zbirko.

Prednosti dokazila o delu

• Varnost: PoW velja za izjemno varnega zaradi ogromne računske moči, ki je potrebna za napad na omrežje. Prevzem večine omrežja (napad 51 %) je izjemno drag in zahteva veliko virov, zaradi česar je za večino napadalcev ekonomsko nepraktičen.
• Decentralizacija: Čeprav so se pojavili rudarski bazeni, teoretična možnost, da lahko kdorkoli sodeluje pri rudarjenju, prispeva k decentralizirani naravi omrežij PoW.
• Dokazana zgodovina: PoW je bil preizkušen in dokazan skozi mnoga leta ter služi kot temelj za Bitcoin, najbolj uveljavljeno kriptovaluto.

Slabosti dokazila o delu

• Visoka poraba energije: PoW je znan po visoki porabi energije. Računska moč, potrebna za rudarjenje, porabi ogromne količine električne energije, kar povzroča okoljske pomisleke in viša stroške rudarjev. Nekatere ocene kažejo, da rudarjenje Bitcoina porabi več energije kot cele države.
• Težave z razširljivostjo: Čas, potreben za reševanje računskih ugank in potrjevanje transakcij, lahko povzroči počasne hitrosti transakcij in omejeno prepustnost, kar ovira razširljivost. Hitrost transakcij Bitcoina je le delček tistega, kar zmorejo velika plačilna omrežja, kot je Visa.
• Skrbi glede centralizacije: Visoki stroški rudarske opreme in elektrike lahko vodijo do koncentracije rudarske moči v rokah nekaj velikih rudarskih bazenov, kar lahko ogrozi decentralizacijo. Ti bazeni se pogosto nahajajo v državah s poceni elektriko, kar povzroča dodatne skrbi glede geografske centralizacije.

Dokazilo o deležu (PoS) – energetsko učinkovita alternativa

Kako deluje dokazilo o deležu

Dokazilo o deležu ponuja alternativni pristop k soglasju, ki odpravlja potrebo po energetsko potratnem rudarjenju. V sistemu PoS udeleženci (imenovani validatorji) zastavijo določen znesek svoje kriptovalute, da bi dobili priložnost za potrjevanje transakcij in ustvarjanje novih blokov. Izbor validatorjev običajno temelji na znesku kriptovalute, ki jo zastavijo, in na času, ko jo imajo zastavljeno. Validatorji so nagrajeni s transakcijskimi provizijami in novo izdanimi kriptovalutami.

Primer: Predstavljajte si loterijo, kjer udeleženci kupujejo srečke s svojo kriptovaluto. Več srečk kot kupite (več kot zastavite), večje so vaše možnosti za zmago na loteriji in izbiro za potrditev naslednjega bloka ter prejemanje nagrad.

Prednosti dokazila o deležu

• Energetska učinkovitost: PoS porabi bistveno manj energije v primerjavi s PoW, zaradi česar je okolju prijaznejša in bolj trajnostna možnost. Validatorji za sodelovanje ne potrebujejo specializirane strojne opreme ali velikih količin električne energije.
• Razširljivost: PoS lahko potencialno doseže hitrejše transakcije in večjo prepustnost v primerjavi s PoW, kar vodi k izboljšani razširljivosti. Različne izvedbe PoS, kot je delegirano dokazilo o deležu (dPoS), lahko dodatno izboljšajo razširljivost.
• Nižja vstopna ovira: Stejkanje (staking) običajno zahteva manj kapitalskih naložb kot rudarjenje, kar potencialno omogoča širše sodelovanje v omrežju. Vsakdo z zmerno količino kriptovalute lahko postane validator.
• Varnost: Čeprav se razlikuje od PoW, lahko tudi PoS ponudi močno varnost. Napad na omrežje PoS zahteva pridobitev znatnega deleža v kriptovaluti, kar je lahko prohibitivno drago in bi zmanjšalo vrednost napadalčevih lastnih sredstev.

Slabosti dokazila o deležu

• Problem "nič na kocki" (Nothing at Stake): Pri nekaterih implementacijah PoS imajo lahko validatorji spodbudo, da hkrati potrjujejo več nasprotujočih si verig, kar lahko ogrozi celovitost verige blokov. Za zmanjšanje tega tveganja se uporabljajo rešitve, kot je "slashing" (kaznovanje validatorjev za zlonamerno vedenje).
• Koncentracija bogastva: Tisti z večjimi deleži imajo večjo možnost, da bodo izbrani za validatorje, kar lahko vodi do koncentracije bogastva in centralizacije moči. Mehanizmi, kot sta naključna izbira bloka in starost deleža, lahko pomagajo rešiti to težavo.
• Novejša tehnologija: PoS je relativno novejša tehnologija v primerjavi s PoW, njegova dolgoročna varnost in odpornost pa se še vedno ocenjujeta.
• Možnost oblikovanja kartelov: Veliki stejking bazeni bi lahko oblikovali kartele, vplivali na proces soglasja in potencialno vodili do manipulacije.

Dokazilo o delu proti dokazilu o deležu: podrobna primerjava

Spodnja tabela povzema ključne razlike med dokazilom o delu in dokazilom o deležu:

Značilnost	Dokazilo o delu (PoW)	Dokazilo o deležu (PoS)
Poraba energije	Visoka	Nizka
Varnost	Visoka (za napad je potrebna znatna računska moč)	Visoka (zahteva pridobitev znatnega deleža)
Razširljivost	Omejena	Potencialno višja
Decentralizacija	Potencialno decentralizirana, vendar lahko rudarski bazeni centralizirajo moč	Potencialno decentralizirana, vendar lahko veliki imetniki deležev centralizirajo moč
Vstopna ovira	Visoka (draga strojna oprema in elektrika)	Nižja (zahteva stejkanje kriptovalute)
Hitrost transakcij	Počasnejša	Hitrejša
Zrelost	Bolj zrela (preizkušena in dokazana)	Manj zrela (še v razvoju)
Strošek napada	Visok (draga računska moč)	Visok (draga pridobitev deleža)

Globalno sprejetje in primeri

Tako PoW kot PoS sta se uveljavila v različnih projektih veriženja blokov po vsem svetu. Tukaj je nekaj primerov:

• Bitcoin (PoW): Izvirna in najbolj znana kriptovaluta, Bitcoin, za svoj mehanizem soglasja uporablja PoW. Ima globalno mrežo rudarjev, ki prispevajo k njegovi varnosti in delovanju.
• Ethereum (prehod s PoW na PoS): Ethereum, druga največja kriptovaluta, je v postopku velike nadgradnje za prehod s PoW na PoS, znane kot "The Merge" (Združitev). Cilj tega prehoda je znatno zmanjšati porabo energije in izboljšati razširljivost.
• Cardano (PoS): Cardano je platforma veriženja blokov, ki uporablja mehanizem soglasja PoS, imenovan Ouroboros. Poudarja trajnost in varnost.
• Solana (dokazilo o zgodovini v kombinaciji s PoS): Solana uporablja edinstveno kombinacijo dokazila o zgodovini (Proof of History – PoH) in PoS za doseganje visokih hitrosti transakcij in razširljivosti.
• Polkadot (nominirano dokazilo o deležu): Polkadot uporablja nominirano dokazilo o deležu (Nominated Proof of Stake – NPoS), različico PoS, kjer lahko imetniki žetonov nominirajo validatorje za zavarovanje omrežja.

Izbira med PoW in PoS je pogosto odvisna od specifičnih ciljev in prioritet projekta veriženja blokov. PoW daje prednost varnosti in dokazani zgodovini, medtem ko PoS daje prednost energetski učinkovitosti in razširljivosti.

Prihodnost mehanizmov soglasja

Razvoj mehanizmov soglasja je stalen proces. Raziskovalci in razvijalci nenehno raziskujejo nove in inovativne pristope za izboljšanje učinkovitosti, varnosti in razširljivosti omrežij veriženja blokov. Nekateri nastajajoči trendi vključujejo:

• Hibridni mehanizmi soglasja: Združevanje elementov PoW in PoS za izkoriščanje prednosti obeh.
• Delegirano dokazilo o deležu (dPoS): Omogoča imetnikom žetonov, da svojo glasovalno moč prenesejo na manjšo skupino validatorjev, kar lahko izboljša razširljivost in upravljanje.
• Dokazilo o avtoriteti (PoA): Zanašanje na vnaprej izbrano skupino zaupanja vrednih validatorjev za zavarovanje omrežja, primerno za dovoljenjske verige blokov (permissioned blockchains).
• Federativni bizantinski dogovor (FBA): Uporaba mehanizma soglasja, ki temelji na kvorumu, za hitrejše in učinkovitejše potrjevanje transakcij.
• Preverljive funkcije zakasnitve (VDF): Uporaba računsko intenzivnih funkcij za uvedbo preverljive naključnosti in preprečevanje manipulacij v mehanizmih soglasja.

Globalni vpliv: Ti napredki so ključni za široko sprejetje tehnologije veriženja blokov v različnih panogah, od financ in upravljanja dobavne verige do zdravstva in volilnih sistemov. Razvoj učinkovitejših in razširljivejših mehanizmov soglasja bo omogočil omrežjem veriženja blokov, da bodo obvladovala večje količine transakcij in podpirala bolj zapletene aplikacije.

Premisleki za globalna podjetja in posameznike

Razumevanje mehanizmov soglasja je bistveno za globalna podjetja in posameznike, ki se želijo vključiti v tehnologijo veriženja blokov. Tukaj je nekaj ključnih premislekov:

• Poraba energije: Za podjetja, ki jih skrbi njihov okoljski vpliv, je ključnega pomena izbira rešitev veriženja blokov, ki uporabljajo energetsko učinkovite mehanizme soglasja, kot je PoS.
• Stroški transakcij: Različni mehanizmi soglasja lahko povzročijo različne transakcijske provizije. Razumevanje teh stroškov je pomembno za načrtovanje proračuna.
• Hitrost transakcij: Hitrost transakcij se lahko močno razlikuje glede na mehanizem soglasja. Podjetja, ki zahtevajo hitro obdelavo transakcij, bi morala razmisliti o rešitvah veriženja blokov z večjo prepustnostjo.
• Varnost: Ocenite varnostna tveganja, povezana z različnimi mehanizmi soglasja, in izberite rešitve, ki zagotavljajo ustrezno zaščito pred napadi.
• Regulacija: Regulacija veriženja blokov se v mnogih državah še razvija. Bodite obveščeni o regulativnem okolju v vaši jurisdikciji in zagotovite skladnost z veljavnimi zakoni in predpisi.
• Decentralizacija: Upoštevajte stopnjo decentralizacije, ki jo ponujajo različna omrežja veriženja blokov. Bolj decentralizirano omrežje je lahko bolj odporno proti cenzuri in manipulaciji.

Primer: Globalno logistično podjetje, ki želi implementirati verigo blokov za sledenje dobavne verige, bi moralo skrbno oceniti porabo energije in transakcijske stroške različnih platform veriženja blokov. Morda bi se odločili za rešitev, ki temelji na PoS, da bi zmanjšali svoj okoljski vpliv in operativne stroške.

Zaključek

Dokazilo o delu in dokazilo o deležu predstavljata dva temeljna pristopa k doseganju soglasja v omrežjih veriženja blokov. Medtem ko je PoW sčasoma dokazal svojo varnost in zanesljivost, sta njegova visoka poraba energije in omejitve razširljivosti spodbudili razvoj alternativnih mehanizmov, kot je PoS. Ker se tehnologija veriženja blokov še naprej razvija, lahko pričakujemo nadaljnje inovacije v mehanizmih soglasja, kar bo vodilo k učinkovitejšim, varnejšim in razširljivejšim rešitvam, ki bodo lahko zadovoljile potrebe globalnega občinstva. Prihodnost veriženja blokov je odvisna od iskanja pravega ravnovesja med varnostjo, decentralizacijo in trajnostjo. Stalni premik k PoS ter raziskovanje hibridnih in novih mehanizmov soglasja so obetavni koraki v tej smeri.

Na koncu je izbira med PoW in PoS odvisna od specifičnih zahtev aplikacije veriženja blokov in prioritet vključenih deležnikov. Z razumevanjem prednosti in slabosti vsakega pristopa lahko podjetja in posamezniki sprejemajo informirane odločitve o tem, katere rešitve veriženja blokov so najprimernejše za njihove potrebe.